多元烷烃相变材料及微胶囊化研究毕业论文
2020-07-16 20:22:38
摘 要
随着经济社会的发展，能源危机的逐步加剧，如何有效的节约和利用能源受到社会越来越多的关注。我国冷链运输的应用范围广泛，冷链运输作为冷链物流中的重要环节，包含着成本巨大、太多的随机性和风险性的问题那么如何改善上述问题将是我国目前对于该行业的研究热点。而相变储能材料就是一种有效的蓄能方式，利用其在相变中发生的吸热和放热过程，可以对热能达到一个很好储存效果以及对温度有一个更好的掌控，但是相变储能材料也存在相变体积变化大、易泄漏、过冷、相分离、腐蚀性等问题，而将之微胶囊化可以解决上述问题。本文选取了C11、C12、C13三种纯组分的烷烃，根据质量分数进行两两配比，并对配比得到的样品使用DSC差式扫描量热仪进行热分析。将得到的熔点、凝固点、相变焓和相图等DSC曲线，进行数据分析寻求相变温度在-20℃的组合。分析相图找到最低共熔点，即二元混合烷烃的最佳搭配以作为微胶囊的芯材。最后，芯材选择单一组分的正十八烷，壁材为三聚氰胺甲醛树脂，采用原位聚合法制备相变微胶囊（MEPCM），将制得的相变微胶囊进行表征，使用DSC测量熔点及焓值。我们发现，微胶囊化的正十八烷熔点32.5℃，焓值148.8kJ/mol，包覆率为60.9%。
关键词：多元烷烃相变材料；微胶囊；冷链运输
Abstract
With the economic and social development, the energy crisis has gradually intensified, and how to effectively save and use energy has attracted more and more attention from the society. The application of cold chain transportation in China is extensive. Cold chain transportation, as an important part of cold chain logistics, involves the problems of huge cost and too much randomness and risk. How to improve the above issues will be the current research on this industry in China. Hot spot. The phase change energy storage material is an effective energy storage method. By utilizing the heat absorption and heat release processes that occur during the phase change, a good storage effect can be achieved for the heat energy and a better control over the temperature, but Phase change energy storage materials also have problems such as large phase change volume, leakage, overcooling, phase separation, and corrosiveness, and microencapsulation can solve the above problems. In this paper, C11, C12, and C13 alkanes were chosen as the pure components. The ratio of the two components was determined according to the mass fraction. The DSC differential scanning calorimeter was used for thermal analysis. The resulting DSC curves for melting point, freezing point, phase change enthalpy, and phase diagrams were subjected to data analysis and a combination of phase transition temperatures at -20°C was sought. Analyze the phase diagram to find the lowest eutectic point, which is the best match for the binary mixed alkanes as the core material for the microcapsules. Finally, a single component of n-octadecane was selected as the core material, and the wall material was a melamine formaldehyde resin. Phase change microcapsules (MEPCM) were prepared by in-situ polymerization, and the resulting phase change microcapsules were characterized. DSC was used to measure the melting point and value. We found that the microencapsulated n-octadecane had a melting point of 32.5°C, a enthalpy of 148.8 kJ/mol, a coverage of 60.9%.
Keywords: multi-paraffin phase change materials ; microcapsules; cold chain transport
目录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2微胶囊技术发展现状 3
1.3多元烷烃相变材料的研究与发展 4
1.4发展前景 5
1.5 本文研究内容 6
第二章 二元混合烷烃共晶点的探究 8
2.1引言 8
2.2 DSC差式扫描测量仪 8
2.2.1 简介 8
2.2.2注意事项 10
2.3 C12-C13配比实验 14
2.3.1实验方案： 14
2.3.2实验结果 15
2.4 C11和C12的配比实验 18
2.4.1 实验方案 18
2.4.2 实验结果 19
2.5本章小结 21
第三章 微胶囊的制备与性能表征 23
3.1引言 23
3.2材料 23
3.3 仪器 23
3.4 相变微胶囊的制备 24
3.4.1原位聚合法的制备原理 24
3.4.2 称量 25
3.4.3 乳液的制备 25
3.4.4预聚体的制备 26
3.4.5 微胶囊化 26
3.4.6 微胶囊后处理 27
3.4.7微胶囊成品的展示 28
3.5 相变微胶囊的性能表征 28
3.5.1 微胶囊的潜热分析 28
3.5.2微胶囊的包覆率计算 29
3.6 经济性分析 30
3.7 本章小结 30
第四章 结论与展望 31
4.1 结论 31
4.2 展望 32
致谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
冷链运输，是冷链物流中一个至关紧要的环节，但是冷链运输也伴随着成本高的问题，同时其中还包含着许多复杂的保温箱制造技术以及移动制冷技术，从而使得冷链物流的运输和管理环节包含了太多的随机性和风险性。
随着科学社会的经济发展和人民对着更高质量生活的追求，冷链运输技术被广泛运用于生鲜产品，农产品，乳制品等产品的输送过程中。冷链物流泛指不能长时间在常温下保存的产品通过冷链运输使其在生产到包装后的运输到销售再到消费前的任意过程中，产品所处的温度环境始终在规定的条件温度，从而达到进一步提高产品的质量且减少产品产生变质等损耗的一项工程。当前我国市场中现代产品的储藏以及保鲜技术发展迅速，那么为了适应市场的需求，对于产品冷链运输的发展环境也同时不断提高，使得我国产品的冷链运输技术得到较快发展。我国人口基数大，地域分布广，生鲜肉类，水果蔬菜等不易长时间保存的产品的流通率和运输率均达到约30％以上，使得冷链物流的使用范围较快增长，从而我国对于冷链物流的技术水平和基础设施也在不断提高和完善。其中，冷藏列车、冷藏汽车、冷藏集装箱等运输环境都相应的提高了很多。冷链运输的相应法规也颁布实施。随着冷链物流市场需求不断提高，必然给制冷设备企业和冷链运输行业带来无可估量的商机[1]。
目前，我国市场中冷链运输技术以及相关行业的发展还位于初步阶段，冷链物流的运行并未规范，其运输过程中也有一些较为明显的问题需要解决。其中，冷链运输行业的运输成本极为昂贵，以及该行业对其保温技术和移动制冷技术的要求相对高，同时包含的这两种技术的复杂性等问题，使得冷量的存储存在不确定因素导致该行业处在瓶颈阶段。通过查阅文献[2]了解到相变储能材料具有储能密度大，温度平稳等特点可以恰当的解决冷藏和储能问题，但相变储能材料也存在相变体积变化大、易泄漏、过冷、相分离、腐蚀性等问题，将之微胶囊化即可以解决上述问题。
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